音頻功放失真分為電失真和聲失真，分別由放大過程中的電路問題和揚(yáng)聲器重現(xiàn)聲音時(shí)的不準(zhǔn)確性引起。為了減少失真，可以優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，確保穩(wěn)定的電源，選擇合適的揚(yáng)聲器，并利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行音質(zhì)優(yōu)化。同時(shí)，注意房間聲學(xué)條件，以提升整體的音頻播放質(zhì)量。

音頻功放失真主要包括頻率失真和非線性失真。頻率失真影響信號(hào)波形但不產(chǎn)生新頻率，而非線性失真如諧波和互調(diào)失真會(huì)引入新的頻率成分，導(dǎo)致音質(zhì)下降。為了減少失真，應(yīng)選擇優(yōu)質(zhì)音頻組件，優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，并采取適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理措施，同時(shí)保持功放工作環(huán)境的清潔和適宜溫度，以提升音質(zhì)。

１．諧波失真

        音頻功放的諧波失真是由放大器中非線性元件引起的，導(dǎo)致原始音頻信號(hào)產(chǎn)生額外的諧波成分，這些成分與原信號(hào)疊加，引起波形失真。總諧波失真度（THD）是衡量諧波失真程度的關(guān)鍵指標(biāo)，表示為輸出信號(hào)中諧波與基波電壓有效值比值的百分?jǐn)?shù)。Hi-Fi功放的THD通?？刂圃?.05%以下，而優(yōu)質(zhì)功放的THD可低于0.01%，專業(yè)級(jí)功放則在0.03%以下。THD值越低，音質(zhì)越純凈。

為了降低諧波失真，可以采用負(fù)反饋技術(shù)、選擇高線性放大元件、提高電路一致性、使用甲類放大方式以及優(yōu)化電源濾波性能。這些措施有助于提升功放的音質(zhì)表現(xiàn)，使聲音更加清晰自然。

人們對(duì)于音響設(shè)備的音質(zhì)感受是主觀且復(fù)雜的，往往不完全與技術(shù)參數(shù)如諧波失真一致。例如，盡管晶體管放大器（石機(jī)）的諧波失真可能較低，但真空管放大器（膽機(jī)）因其產(chǎn)生的偶次諧波較多，聽起來可能更悅耳。這是因?yàn)槿硕鷮?duì)偶次諧波的敏感度較低，而對(duì)奇次諧波則感覺較為刺耳。因此，音質(zhì)的優(yōu)劣不僅取決于物理參數(shù)，還受到聽者的心理聲學(xué)感知和個(gè)人偏好的影響。

為了降低音頻功放中的諧波失真，可以采取以下措施：

1. 施加負(fù)反饋：適量的電壓或電流負(fù)反饋可以提高放大器的線性度，從而減少諧波失真。
2. 選擇高質(zhì)量元件：使用具有高轉(zhuǎn)換頻率（$f_T$）、低噪聲系數(shù)（NF）和良好線性的放大元件。
3. 提高電路一致性：確保各單元電路中的晶體管或電子管具有高度一致性，以減少失真。
4. 采用甲類放大：甲類放大方式可以提供較低的失真，盡管這可能會(huì)犧牲一些效率。
5. 優(yōu)化電源設(shè)計(jì)：提高電源的功率儲(chǔ)備和改善濾波性能，以確保穩(wěn)定的電源供應(yīng)，減少由電源波動(dòng)引起的失真。

2．互調(diào)失真

對(duì)于互調(diào)失真，它是由于不同頻率信號(hào)在放大過程中互相調(diào)制產(chǎn)生的非線性失真?；フ{(diào)失真的大小通常通過比較兩個(gè)不同頻率信號(hào)混合后產(chǎn)生的非線性信號(hào)與原信號(hào)的振幅比來衡量?；フ{(diào)失真會(huì)導(dǎo)致聲音出現(xiàn)尖銳和刺耳的感覺，影響音質(zhì)的清晰度和層次感。為了減小互調(diào)失真：

1. 限制放大電路帶寬：采用電子分頻方式，限制放大電路或揚(yáng)聲器的工作帶寬，以減少不同頻率信號(hào)的互相調(diào)制。
2. 設(shè)置高通濾波器：在音頻功放的輸入端增設(shè)高通濾波器，以消除可能引起互調(diào)失真的次低頻信號(hào)。
3. 選擇線性好的管子或電路結(jié)構(gòu)：選用具有良好線性的放大管或設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)，以減少互調(diào)失真的產(chǎn)生。

在Hi-Fi功放中，追求盡可能低的互調(diào)失真度是提高音質(zhì)的關(guān)鍵，通常要求該值小于0.1%。相比之下，晶體管放大器（石機(jī)）的互調(diào)失真通常比真空管放大器（膽機(jī)）要大，這也是晶體管放大器音色可能不如真空管放大器甜美的原因之一。

為了降低音頻功放中的互調(diào)失真，可以采取以下幾種有效的方法：

1. 電子分頻：通過電子分頻器將音頻信號(hào)分為不同的頻段，然后由專門的放大電路分別處理，這樣可以減少不同頻率信號(hào)在放大過程中的相互干擾，從而降低互調(diào)失真。

2. 高通濾波器：在功放的輸入端增加高通濾波器，可以有效地去除低頻信號(hào)，特別是那些可能引起互調(diào)失真的次低頻成分，從而減少新頻率成分的產(chǎn)生。

3. 選擇高線性元件：使用具有良好線性特性的放大管或晶體管，以及設(shè)計(jì)合理的電路結(jié)構(gòu)，可以提高放大電路的整體線性，減少互調(diào)失真的產(chǎn)生。

這些方法通過減少不同頻率信號(hào)間的非線性相互作用，有助于提升音質(zhì)，使聲音更加清晰和自然。在設(shè)計(jì)和優(yōu)化音頻功放時(shí)，這些措施是降低互調(diào)失真、提高系統(tǒng)性能的重要考慮因素。

3．瞬態(tài)失真

瞬態(tài)失真是衡量音頻放大器對(duì)快速變化信號(hào)處理能力的一個(gè)重要指標(biāo)，它直接影響到音質(zhì)的清晰度和層次感。當(dāng)功放電路無法及時(shí)響應(yīng)輸入信號(hào)的快速變化時(shí)，就會(huì)發(fā)生瞬態(tài)失真。這種失真的發(fā)生通常與以下因素有關(guān)：

1. 電路設(shè)計(jì)：電路中的電容和電抗元件可能會(huì)阻礙對(duì)快速信號(hào)的響應(yīng)，導(dǎo)致頻率響應(yīng)不夠?qū)拸V。
2. 揚(yáng)聲器性能：揚(yáng)聲器的振動(dòng)系統(tǒng)如果無法迅速響應(yīng)電信號(hào)的變化，也會(huì)引起瞬態(tài)失真。

瞬態(tài)失真的兩種主要表現(xiàn)形式包括：

A. 瞬態(tài)互調(diào)失真： 在處理脈沖性瞬態(tài)信號(hào)時(shí)，由于電路中的電容元件（如滯后補(bǔ)償電容、管子極間電容等）的影響，輸出端無法立即產(chǎn)生相應(yīng)的輸出電壓，導(dǎo)致輸入級(jí)在瞬間失去負(fù)反饋，放大器暫時(shí)處于開環(huán)狀態(tài)，引發(fā)輸入級(jí)過載和削波失真。這種失真通常在含有大動(dòng)態(tài)范圍和復(fù)雜瞬態(tài)變化的音樂信號(hào)中更為明顯。

膽機(jī)由于其抗過載能力強(qiáng)、放大倍數(shù)較低，且通常不采用深度負(fù)反饋，因此不容易產(chǎn)生瞬態(tài)互調(diào)失真。而晶體管放大器（石機(jī)）由于普遍采用大環(huán)路深度負(fù)反饋，以追求低失真和寬頻帶，更容易在處理大動(dòng)態(tài)和高頻信號(hào)時(shí)產(chǎn)生瞬態(tài)互調(diào)失真，導(dǎo)致聲音出現(xiàn)所謂的“晶體管聲”或“金屬聲”。

為了減少瞬態(tài)失真，可以采取以下措施：

1. 優(yōu)化電路設(shè)計(jì)：減少電路中的電抗元件對(duì)信號(hào)的影響，提高電路的響應(yīng)速度。
2. 選擇合適的揚(yáng)聲器：使用能夠快速響應(yīng)電信號(hào)的揚(yáng)聲器，以減少振動(dòng)系統(tǒng)的滯后。
3. 調(diào)整負(fù)反饋：適當(dāng)調(diào)整放大器的負(fù)反饋量，以改善瞬態(tài)響應(yīng)。
4. 使用高速元件：在電路中使用高速、低噪聲的電子元件，以提高放大器對(duì)快速信號(hào)的處理能力。

通過這些方法，可以有效降低瞬態(tài)失真，提升音頻功放的音質(zhì)表現(xiàn)。

瞬態(tài)互調(diào)失真（TIM）是音頻功放中一個(gè)重要的動(dòng)態(tài)指標(biāo)，它反映了放大器對(duì)快速變化信號(hào)的響應(yīng)能力。這種失真主要是由于放大器內(nèi)部的深度負(fù)反饋引起的，尤其是在處理大動(dòng)態(tài)范圍的音頻信號(hào)時(shí)，可能導(dǎo)致音質(zhì)下降，出現(xiàn)所謂的“晶體管聲”或“金屬聲”。

為了改善TIM，可以采取以下措施：

1. 控制開環(huán)增益和負(fù)反饋量：將放大器的開環(huán)增益控制在50dB左右，負(fù)反饋量控制在20dB左右，以優(yōu)化放大器的瞬態(tài)響應(yīng)。

2. 選擇高速元件：使用高轉(zhuǎn)換頻率（$f_T$）的管子，前級(jí)采用$f_T$大于100MHz的管子，末級(jí)功率管的$f_T$應(yīng)大于20MHz，以提高電路的瞬態(tài)響應(yīng)。

3. 采用全互補(bǔ)對(duì)稱電路：提高功率輸出級(jí)的工作電流，并在輸出級(jí)前增設(shè)緩沖放大級(jí)，以改善電路的瞬態(tài)響應(yīng)。

4. 調(diào)整相位補(bǔ)償：取消相位滯后電容，改用超前補(bǔ)償，即在大環(huán)路反饋電阻上并聯(lián)適當(dāng)容量的小電容。

5. 增大輸入級(jí)靜態(tài)電流：適當(dāng)加大輸入級(jí)的靜態(tài)電流，增大其動(dòng)態(tài)范圍，并設(shè)置低通濾波器，消除高頻雜波信號(hào)，防止輸入級(jí)瞬間過載。

此外，轉(zhuǎn)換速率（SR）是衡量音頻設(shè)備對(duì)快速變化信號(hào)跟蹤能力的一個(gè)重要參數(shù)。轉(zhuǎn)換速率過低可能導(dǎo)致放大器輸出信號(hào)的變化跟不上輸入信號(hào)的迅速變化，從而引起瞬態(tài)失真。提高SR值的方法包括：

• 使用超高速、低噪聲的管子。
• 優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，以提高輸出電壓和高頻截止頻率。

SR值的高低直接影響放大器的瞬態(tài)響應(yīng)和反應(yīng)速度。優(yōu)質(zhì)的功放SR值可達(dá)100V/μs。通過示波器測(cè)量放大器對(duì)方波信號(hào)的響應(yīng)，可以估測(cè)其SR值。如果放大器能夠很好地處理方波信號(hào)，表明它具有較好的轉(zhuǎn)換速率和寬頻率特性。

總之，通過這些措施，可以有效地改善音頻功放的瞬態(tài)響應(yīng)，減少瞬態(tài)失真，從而提升音質(zhì)，使音樂聽起來更加清晰、自然和富有層次感。

4．交流接口失真

交流接口失真是音頻放大過程中可能出現(xiàn)的一種失真現(xiàn)象，通常源于揚(yáng)聲器的反電動(dòng)勢(shì)反饋至放大器電路。為了降低這種失真，可以采取一些措施，如簡(jiǎn)化放大器的電路設(shè)計(jì)，增加靜態(tài)工作電流，選擇合適的揚(yáng)聲器以優(yōu)化阻尼系數(shù)，以及使用大容量的優(yōu)質(zhì)電源變壓器和提高濾波電容的容量。在濾波電容上并聯(lián)小容量的CBB電容也能進(jìn)一步提升電源的濾波效果。

此外，非線性失真，如交叉失真和削波失真，也是音頻放大器中需要注意的問題。交叉失真主要出現(xiàn)在乙類推挽放大器中，由于功率管在導(dǎo)通時(shí)的非線性導(dǎo)致，尤其在小信號(hào)時(shí)更為顯著。為了減少交叉失真，可以通過提高推挽輸出管的直流工作點(diǎn)來擴(kuò)展其線性工作范圍。削波失真則發(fā)生在功放管無法處理過大信號(hào)時(shí)，導(dǎo)致信號(hào)被削波，產(chǎn)生不應(yīng)有的超聲波，使聲音質(zhì)量下降。解決削波失真的方法是增大電路的線性工作范圍，確保放大器能夠處理大幅度的信號(hào)變化。

通過這些技術(shù)手段，可以有效提升音頻放大器的性能，減少失真，從而為聽眾提供更高質(zhì)量的音頻體驗(yàn)。